编程教育:跨入人工智能时代的阶梯

文/王楠

2017-10-12期04版

编者按:

工业革命与全球市场的兴起,成就了19世纪电报技术的辉煌;20世纪70年代半导体技术的进步,催生出乔布斯的个人电脑;21世纪移动互联网的广泛应用,引发了中国电子商务的井喷式发展;而基于大数据、云储存、5G技术,人工智能正在成为国际竞争的新焦点,被公认为引领未来发展的战略性技术。

人类正跨入人工智能时代,从电子商务到大数据营销、互联网金融、物流网和全球供应链、4G、5G通信技术……这些方兴未艾的新兴产业,将依托人工智能技术,重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节,形成从宏观到微观各领域的智能化新需求,催生新技术、新应用、新产业,引发经济结构新的变革。人工智能正在摧枯拉朽般地重塑着人类生产生活方式和思维模式。

面对未来,我国在产业政策、规划布局方面正紧锣密鼓地谋篇布局,而在至关重要的人才队伍建设领域自然不能放松。编程教育是人工智能产业的基底,对那些能看到未来趋势的师长来说,引导孩子学习编程,已成为当前教育领域一个刻不容缓的新课题。

人工智能

革新产业面貌的颠覆性科技

数十年尖端技术积累的势能,催生出人工智能时代。特别是在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论新技术以及经济社会发展强烈需求的共同驱动下,人工智能加速发展,呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控等新特征。大数据驱动知识学习、跨媒体协同处理、人机协同增强智能、群体集成智能、自主智能系统成为人工智能的发展重点,受脑科学研究成果启发的类脑智能蓄势待发,芯片化硬件化平台化趋势更加明显,人工智能的发展正在引发核裂变式的链式突破,推动经济社会的深刻变革。

人工智能与互联网科技的强势结合,成为科技领域的新亮点。2016年,AlphaGo(阿尔法狗)横空出世,接连击败李世石、柯洁等世界围棋高手,震惊了国人。

作为人工智能发展新阶段的节点,2016年可谓新纪年!关注人工智能这一强大科技背后的产业,人们惊讶地发现了这样的数据——截至2017年一季度,全球人工智能领域专业技术人才数量超过190万,其中美国人工智能领域专业技术人才总数超过85万,高居榜首。中国人工智能领域专业技术人才总数超过5万人,排在全球第7位,位居印度、英国、加拿大、澳大利亚和法国之后。(数据来源:领英2017大数据)

时代抛出挑战后备人才严重不足

知识就是力量。世界正在从“互联网+”进入到“人工智能(AI)+”,人工智能与大数据的应用风起云涌。观察人工智能领域专业人才后备军:美国4000多万学生中有80%的学生已接触并学习编程。2017年暑假,特朗普的长女伊万卡就带5岁的女儿去参加了一次计算机编程课,伊万卡对记者表示:“编程是一种真正的未来语言。”

而我国1.5亿学生中,目前仅有100多万编程学员,这与我国的人口基数、综合国力、互联网科技的普及程度、教育投入等,不相匹配。

在2015年的中国人工智能大会上,中国科学院副院长谭铁牛院士曾公开表示:“中国在人工智能领域的整体发展水平与发达国家相比仍存在差距,尤其在高精尖零部件、基础工艺、工业设计、大型智能系统、大规模应用系统以及基础平台与数据开放共享等方面差距较大。此外,中国人工智能发展在基础理论、人才队伍和产业投资上也有距离。”

国家科技主管部门对于我国人工智能发展的现状有清醒的认识和周密的规划。今年7月20日,《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》出台。通知中明确提出,要“实施全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育,鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。”科技部部长万钢表示,这份规划将成为中国面向2030年的战略部署。

基础教育

如何直面时代命题

1983年9月,邓小平同志为景山学校题词:“教育要面向现代化、面向世界、面向未来。”目标如灯塔,虽大洋辽阔、气象万千,方向亘古不变。

人工智能时代,我们的教育要占领新科技前沿,这既是时代的命题,更是不变的主题。

新型教育企业如何在人工智能时代为中国增加创造力,并由此确立自己的社会价值?

对此,深圳点猫科技有限公司(以下称编程猫)——一个由归国青年科技人才组成的创新团队决定,不能只是看着国外的孩子走在科技前沿,他们要向中国孩子普及编程教育。他们自主研发了适合孩子学习的“编程猫”品牌编程课,并且将“游戏化教育”的世界前沿理念融入其中,引领34万中国孩子走上了充满乐趣的编程学习之路。据悉,编程猫这一创业项目刚刚于上月在第三届中国“互联网+”大学生创新创业大赛中获得金奖。

如习总书记在2016年的“科技三会”上提到的那样:“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高,就难以建立起宏大的高素质创新大军,难以实现科技成果快速转化。”

然而我国幅员辽阔,人口众多,从未听闻过编程教育,不懂计算机基本原理,不会使用互联网的国民仍数以亿计。在这样一个各行各业都离不开计算机与互联网科技的时代,在即将到来的由人工智能驱动行业融合的时代,编程教育的科普工作仍然任重而道远。

校企联合推动编程教育

作为国内少儿编程领域的生力军,编程猫正在做着这样的尝试:和公立学校联合开课。

“过去我们只注意到人与人之间的交流,为了与国人交流,要学普通话;为了与外宾交流,要学英语;人工智能的时代,人们还要学会和计算机交流,那么,就要学编程。这样一门在未来将与英语同等重要的学科,应该尽早地进入孩子们的课堂。如果说上世纪90年代国家教育部门全面普及外语教育,是中国为应对全球化而做的人才准备;那么,编程教育就是后信息化社会人工智能时代,为培育中国创造力而储备生力军的战略性工作。”对于编程猫的这一决策,创始人暨CEO李天驰这样介绍。他认为,编程教育在我国早有基础,从上世纪80年代开始,硬件与网络基础设备已在各大学校铺设完毕,所欠缺的是软件、师资与优质的教学内容,而这些则是编程猫这样的科技企业的强项。

两年间,编程猫与超过千所公立学校达成了合作。打开百度新闻,搜索“编程猫”关键词,便能找到其与广州市教育研究院信息技术科组织的“广州市初中信息技术教师编程培训”新闻,来自广州市11个区的200多名初中信息技术教师参加了培训,并将继续进行后续的开课事宜。除广州之外,北京、深圳、郑州、厦门、佛山、南京、长春……这束编程教育的薪火将由每个城市的信息技术教师群体传递下去。

值得注意的是,这束薪火还传到了新疆克拉玛依及西藏拉萨等民族地区。作为一种天然适合在线学习的学科,中国每一个角落的孩子都能享受同等质量的编程教学。“互联网世界可以很公平,教育也当如此”——编程猫坚持着这样的理念。

在教师们看来,这些培训很有价值,编程猫的界面操作比较灵活方便,和现在的互联网发展情况比较适配;课程入门也相对容易,使得小学、初中课程的门槛都降低了不少。对学生来说,编程猫“游戏化”的课程编排更具有吸引力,与传统编程让孩子死记硬背代码不同,编程猫的课程会将编程代码转换为直观的积木模块,孩子将模块像搭积木似地拼接起来,就能够轻松领会其中蕴含的算法规则,再在故事化的教学中完成有趣的游戏式作品。今年在吉林省召开的中国教育技术协会“十三五”规划专项研究会上,专门探讨了编程猫的“游戏化教育”模式,与会专家认为,这种模式紧贴孩子的认知水平,能够激发他们的创作兴趣。孩子的编程水平也会在这种寓教于乐的体验中稳步提升。

当谈及为什么选择与社会教育企业合作时,教师们给出的答案引人深思。一位信息技术学科带头人表示,信息技术教材的规范严谨,也同时制约了知识更新速度。信息时代教学内容亟待更新,就要借助社会教育企业的活力。国家倡导老师做创客教育,培养学生的编程能力,首先就要有教学模式的创新,将教材的规范性和社会教育企业的灵活性结合起来。在编程教育尚未在国内得到广泛认知的当下,学校和优质企业携手前行是必然的选择。

回答时代命题培育创新能力

人工智能时代的编程教育,可以培养出孩子必备的什么能力?

首先,是通过互联网解决问题的能力。李天驰认为:过去我们强调“博闻强识”,在信息容量发生了几何级倍增的现在,如何利用搜索引擎来寻找信息,学习新知识,已经成为这个时代的新命题。所以在儿童编程学习中,需要强调“在线学习的能力”,这个在线学习,就不仅仅是我们以前所说的在线看视频,还包括了在线提问,在线获取答案等。

第二是掌握编程语言的能力。除了像编程猫这样的图形化编程语言以及Python、Java等,还包括了良好的代码编写规范。如何注释、如何阅读代码、如何互相检验代码、大家的交流需要有一个规范、一个标准。

第三是算法能力。计算机解决问题的核心是算法设计,算法设计又涉及了许多计算机与数学知识:数据结构、编程语言、离散数学、图论、组合数学、计算几何等。用计算机来解决问题,是这一代孩子在成长过程中必须学会的技能。实践证明,编程学得好的孩子,其他学科,尤其是数学、英语,也都不会差。因为编程强调的是将学科知识与算法结合并输出内容,这种练习是传统课堂难以给出的。

第四是创作能力。创新是人类永恒的主题,而创作也会在人工智能的帮助下发生新形态的变化。原来文字工作者的任务是写文章,收集相关材料,找出重点,迸发灵感,写下文字。但是如果会Python,写两个简单的爬虫和分析,收集材料和找重点的工作,计算机就能替你完成了,而且完成得更好。

音乐和绘画创作也会发生本质的变化。哪怕是顶级的医生,如果仅凭自己的经验,也无法与一个拥有全世界病例库,还能通过各方收集病人数据的人工智能去竞争的。只有这位医生懂得编程,能够运用人工智能进行数据分析,才能让医疗技术再上新台阶。

一言以蔽之,在人工智能时代,编程就是最新的创作工具。对比记忆式教学,编程教育模式能够与素质教育紧密联系在一起,培养学生主动探索和自主学习的能力,并逐步成长为未来的创作者。

“教育要面向未来,而时间永是流逝,未来正在一步步逼近。所以说学习编程,最好的时机永远都是现在。只有学会和人工智能对话,孩子才能拿到通往未来世界的入场券。”李天驰对此深信不疑。

附:

笔者还对一些学习编程的孩子,以及他们的教师和家长进行了访谈,收录其中一些引人深思的感言。

■【家长访谈1】张泉灵:“未来孩子如果不会编程,他有可能永远赢不了”

前央视主持人张泉灵现在是编程猫的投资人,她的孩子一直在学编程猫。她曾公开表示:“我儿子是编程猫的学生,2015年开始学习,那个时候他是9岁,一周上一堂课。他上了4堂课的时候就已经可以编写像《植物大战僵尸》一样的游戏,当时就把我惊到了!更加让我惊讶的是,有一天他编了一个两个人互相攻击的游戏,说:妈妈我们来比一下。结果我一直输,我就特别不理解,后来悄悄地去看了一下后台代码,发现是儿子把基础数值给改掉了,我是永远赢不了的。我才突然意识到一个会编程的孩子有多可怕!而未来的孩子如果不会编程,他有可能像我一样,永远赢不了。”

■【家长访谈2】“编程是给普通人的魔法”

叶知易是编程猫的优秀学员,经过2年的学习,他已成长为一位编程高手,并且还赢得了编程猫杯全国编程PK赛的冠军,他的母亲透露了这么一件事:“去年中秋,阿里巴巴的几个工程师在抢拍内部月饼的活动中,通过编写程序,秒杀了其他员工。看完这则新闻之后,儿子就确定了自己的未来:我要当程序员,因为他们都是未来世界的魔法师。他说:人工智能化社会的到来,会让这些掌握技术的程序员慢慢掌握话语权。所以,学习编程吧,它是正在到来的未来世界的语言。”

■【教师访谈3】“这是我们迈出的一小步,然而也是重要的一步”

编程猫课程已经正式进入广东佛山市顺德区,该区教育发展中心教研室张峰在一次培训中对与会老师说:“国务院已经下发了《新一代人工智能发展规划》,鼓励我们中小学开设与人工智能相关的课程,今后顺德区将把人工智能和编程作为中小学信息技术课的教学重点。我希望我们以后不再只是教开机关机,如何做PPT,而是真能从孩子的创作出发,鼓励他们获得更多与未来接轨的知识和技能。这次培训和开课是我们共同为普及中小学编程教育迈出的一小步,然而也是重要的一步。”

■【学生访谈4】“编程很锻炼逻辑思维”

11岁的蒋子辰已学习了3年的编程,他表示这给他带来了由里到外的变化:“编程很锻炼逻辑思维。因为学习编程,我的数学比以前好不少,现在还会自学一些微积分的东西。还有一点很重要的是,我比原来更有耐心了,因为程序是很容易出现逻辑错误的,在出问题的时候,我就会一行行地去查到底是哪里的代码出了问题,这也帮助我在日常生活中养成了严谨细心的好习惯。”